01.- Introducción Ing. Para Construción Rev 0

8/20/2019 01.- Introducción Ing. Para Construción Rev 0

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TRASANDINO:APENDICES:Apéndice N° 01 Ingeniería Para Construcción:01.- Introducción Ing. ParaConstrución Rev 0.docx

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GOBIERNO REGIONAL PIURAPROYECTO ESPECIAL DE IRRIGACIÓN E HIDROENERGÉTICO

ALTO PIURA

APENDICE Nº 01

INTRODUCCIÓN PARA ELABORACIÓN DE LA INGENIERÍA PARALA CONSTRUCCIÓN

Se ha considerado que el Contratista que tenga a cargo la construcción de las obras, debe deelaborar la Ingeniería para la Construcción que sea necesaria para la ejecución de las obras,complementando la Ingeniería de Detalle del Estudio que fue realizado por el Consorcio Ingeniería

Alto Piura (CIAP), así como que debe implementar y/o ajustar la propuesta de disminuir lapendiente del Túnel, también elaborará los planos que se requieran para el nuevo Portal de Saliday diseñará la Bifurcación en el km 12+578, esta estructura servirá para la futura conexión con eltúnel a presión que conducirá el agua a la primera Central Hidroeléctrica.

Para la atención de estas actividades se ha considerado un equipo mínimo de diseño dentro delContrato con el Contratista de la obra, cuyos costos de este personal ha sido incluido dentro de losCostos Directos. Estos especialistas se indican en la tabla siguiente:

ESPECIALISTAS PARA EL T NEL Y PORTALES (TOMO V) MesesUn Ingeniero Civil – Jefe de Ingeniería para la Construcción 7Un Ingeniero Civil – Hidráulico 3Un Ingeniero Civil – Estructural 3Un Ingeniero Mecánico - Eléctrico 2Un Ingeniero Geólogo 3Un Ingeniero Geotécnico 3

Un Ingeniero Electrónico especialista en Scada 1Dos Técnicos en AutoCad 6 (c/u)

Con el objeto de compatibilizar las modificaciones que se requieren implementar en el Túnel deTrasvase a continuación se describen en 8 acápites las consideraciones que se han tenido encuenta, las cuales se enumeran a continuación:

1.- Generalidades sobre el Túnel de Trasvase o Túnel Trasandino.

2.- Tipos de secciones del Túnel y sus tipos de revestimiento.

3.- Revestimiento de los tramos no considerados.

4.- La Pendiente del Túnel.

5.- Justificación Económica.

6.- Investigaciones Geognósticas.

7.- El Portal de Entrada.

8.- Modificación en el Portal de Salida.

En los 2 primeros acápites se describen las principales características del Túnel de Trasvase talcomo fue previsto según el Expediente Técnico desarrollado por el CIAP, en los siguientes 6acápites se presentan las modificaciones que se requieren realizar en el actual ExpedienteTécnico, motivo de la presente Licitación.




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Cabe señalar que la longitud del Túnel va a disminuir debido a que se baja la pendiente y esto dacomo consecuencia que se tiene que reubicar el Portal de Salida.

1. GENERALIDADES SOBRE EL TÚNEL DE TRASVASE O TÚNEL TRASANDINO (CIAP)

De acuerdo al Estudio elaborado por el CIAP la cota de ingreso en el portal de entrada alTúnel está en el nivel 1 533,50 msnm, mientras que en el portal de salida se está en el nivel1 485,00 msnm; esto hacía que el desnivel entre ambos portales sea de 48,50 m, así comola pendiente promedio sea de 0,003735

El Túnel trasandino según el estudio del CIAP tenía una longitud de 12 985,65 m, la secciónadoptada es la de Herradura aproximada, la cual es una sección mixta compuesta de unsemicírculo en la parte superior de diámetro 4,20 m y en la parte inferior es un trapecio conla base menor (piso o solera) de 3,74 m, la base mayor de 4,20 m y cuya altura es de 2,20m. Esto hace que la altura útil total del túnel tenga 4,30 m, como el espesor delrevestimiento del piso o solera es de 0,20 m, se tendrá en el túnel una altura de excavacióntotal de 4,50 m como mínimo; se requerirá de mayores excavaciones cuando la roca es demenor calidad donde se deben colocar shotcrete, cerchas, etc.

Cabe mencionar que en los planos se indica como ancho del piso 3,70 m, pero esta medidase refiere al ancho de la excavación. Con estas dimensiones el área total útil de la seccióndel Túnel, luego de colocar el revestimiento es de 15,66 m2 y su funcionamiento será porgravedad o sea a pelo libre; las dimensiones geométricas del Túnel y las característicaspara los diferentes tipos de roca se van a mantener ver planos ALP-DC-TTA-02, 03 y 04.

2. TIPOS DE SECCIONES DEL TÚNEL Y SUS TIPOS DE REVESTIMIENTO (CIAP)

En el Estudio del CIAP se han considerado 5 tipos de rocas, pero la roca tipo V se subdivideen 3 clases, VA, VB y VC, por lo que en la práctica tenemos 7 tipos: I, II, III, IV, VA, VB yVC. En función a los estudios geológicos se han considerado las siguientes longitudes para

cada uno de los 7 tipos.

A lo largo de todo el Túnel, para todos los tipos de rocas se ha considerado el piso o solerarevestidos con concreto f’c = 210 kg/cm2, para los tipos I y II no está considerado elrevestimiento de bóveda ni paredes, la tipo III considera el revestimiento solo de la bóvedacon shotcrete de 5 cm. En la roca tipo IV se ha considerado el shotcrete de 5 cm en labóveda y en la parte superior de las paredes.

En la roca tipo VA se ha previsto aplicar shotcrete de 7.5 cm en la bóveda y paredes. En elpiso se colocará 30 cm de shotcrete bajo la solera de concreto de f’c = 210 kg/cm2

En la roca tipo VB se ha previsto aplicar shotcrete de 15 cm en la bóveda y paredes. En elpiso se colocará 30 cm de shotcrete bajo la solera de concreto de f’c = 210 kg/cm2

En la roca tipo VC se ha previsto aplicar shotcrete de 20 cm en la bóveda y paredes. En elpiso se colocará 30 cm de shotcrete bajo la solera de concreto de f’c = 210 kg/cm2

Además del shotcrete en las rocas tipo V se consideran dentro del sostenimiento el empleode cerchas de acero.

Todo el shotcrete a ser empleado es de una resistencia de f’c = 350 kg/cm2 y será aplicadocon fibra de acero.

3. REVESTIMIENTO DE LOS TRAMOS NO CONSIDERADOS

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Teniendo en cuenta que el Túnel trasandino será finalmente la conducción inicial hacia latubería de presión y luego el agua llegara hasta las turbinas, es conveniente asegurar deuna vez en esta fase el revestimiento completo del túnel, a fin de evitar desprendimientos derocas con consecuencias muy negativas en el funcionamiento de las turbinas, así como quese minimizaran los períodos de paradas en la generación por razones de inspecciones ymantenimiento. Por lo cual se ha definido revestir con shotcrete todo el Túnel.

De acuerdo a las consideraciones del revestimiento descritas en el acápite 2, el volumen deshotcrete a colocar en el Túnel era de 8 114,25 m3 (CIAP), se han hecho los cálculos y seha encontrado que aplicando shotcrete con un espesor de 5 cm en los tramos noconsiderados se incrementa el volumen en 3 718 m3; por lo cual el nuevo volumen deshotcrete será de 11 832,25 m3.

Este volumen adicional de shotcrete es el que va a incluir en los tramos de roca tipo I y IIdonde no estaba considerado y en las rocas tipo III y IV serán completadas puesto queestaba previsto solo parcialmente el revestimiento. Los tramos en roca tipo V se mantienensin variación dado que ya estaba considerado el revestimiento completo.

Revestir todo el Túnel tiene muchas ventajas, mejora la rugosidad compuesta, minimiza laslabores de mantenimiento en el propio túnel así como dará más vida útil a las turbinas, escierto que se va a incrementar el costo, pero este valor no es relevante por la magnitud delProyecto y finalmente se han hecho los cálculos donde se puede apreciar queprácticamente este costo se recupera en un año debido a la energía adicional que segenerará, por el incremento de la altura de caída en las centrales.

Cabe señalar que, aunque al final del acápite 1 se indica que “las dimensiones geométricasdel Túnel y las características para los diferentes tipos de roca se van a mantener verplanos ALP-DC-TTA-02, 03 y 04”; es conveniente precisar que en las secciones para lostipos I y II el radio de 2,15 m para ubicar la Línea “B” tiene que pasar a 2,20 m, como en lade tipo III. Esto se debe a que ahora se está considerando revestir con shotcrete de 5 cm de

espesor; por lo cual amerita actualizar el citado radio para los tipos I y II.

También por ser los tipos I y II las rocas de mejor calidad, en estos 2 casos sería suficientela aplicación de shotcrete sin fibra de acero. Por las razones ya explicadas sabemos que elrevestimiento en este tipo de rocas se está realizando para mejorar la rugosidad, así comopara minimizar el mantenimiento del Túnel durante su vida útil.

4. LA PENDIENTE DEL TUNEL

Se verifico que la pendiente del túnel de 0,003735 resultaba muy alta dando como resultadovelocidades grandes y para el caudal de diseño de 26,60 m3/s la sección estabasobredimensionada, por lo cual había 2 posibilidades:

" A: Disminuir la sección del Túnel" B: O bajar la pendiente del Túnel

Se evaluó la posibilidad de disminuir la sección del Túnel, sin embargo luego de hacer lasconsultas y visitar a los proveedores del equipamiento para las excavaciones se llegó a laconclusión de que para un Túnel de casi 13 km no es recomendable tener secciones muypequeñas por muchas razones, entre ellas el tema de la ventilación, por lo que en túneleslargos si se reduce el área de la sección se va en contra de los rendimientos y el avance dela obra, hay que tener en cuenta que se trata de un túnel sin posibilidad de hacer ventanaspara tener otros frentes de trabajo. En conclusión por razones constructivas es convenientemantener las dimensiones de la sección del Túnel.




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En el caso B, se encontró que era posible disminuir la pendiente del Túnel hasta conseguirvelocidades menores y con suficiente borde libre para el caudal de diseño, en este casodada la longitud del Túnel se consigue ganar 30,67 m de altura modificando la pendiente a0,0014 con el consiguiente incremento en la generación de energía eléctrica teniendo encuenta que se dispone un desnivel de 1 200 m de altura total para 2 centrales en cascadade aproximadamente 600 m de caída para una. La generación prevista con las 2 centralesdel Alto Piura es del orden de 300 MW.

Para el caudal de diseño de 26,60 m3/s, con 0,0037 de pendiente se tienen velocidades quesuperan los 3 m/s y con la pendiente de 0,0014 la velocidad está en 2 m/s.

Como se describirá más adelante se justifica económicamente esta modificación de lapendiente, aun revistiendo con shotcrete los tramos no considerados.

5. JUSTIFICACIÓN ECONÓMICA

De acuerdo a lo explicado en el Acápite 2 según el Estudio del CIAP los tramos en rocas

tipo I y II, no requerían revestir pero ahora se va a revestir todo su perímetro, los tramos enrocas tipo III y IV requieren completar puesto que ya estaba considerado parcialmente surevestimiento, con shotcrete de 5 cm de espesor, estos tramos faltantes incrementan elvolumen en 3,718 m3 de shotcrete.

Estimación del costo por aplicación de shotcrete adicional:

En el Presupuesto elaborado por el CIAP para el túnel trasandino se había previsto un totalde 8 114,25 m3 de shotcrete con f’c = 350 kg/cm2 aplicado en diferentes espesores desde 5cm hasta 20 cm, con fibra de acero; se ha considerado un costo de 500,00 USD por el m3.Los tramos adicionales de túnel que se deben revestir representan aumentar 3 718 m3 deshotcrete, por lo cual tendremos: 500,00 x 3 718 = 1 859 000,00 USD

Este monto de 1 859 000,00 USD sería una inversión adicional por revestir los tramos queinicialmente estaban en roca.

Cabe señalar que el volumen de shotcrete se ha tomado con la longitud anterior de 12 985m (CIAP), sin embargo como se explica en el ítem 7 (Modificación en el Portal de salida), eltúnel se acortará unos 252 m, por lo que el volumen real de aplicación de shotcrete, algodebe de disminuir.

Estimación del costo de la generación de energía adicional:

Los 355 millones de m3 anuales que le corresponden de masa hídrica al PEIHAP, equivalena un caudal continuo de 11,3 m3/s, los cuales al disponer de una altura adicional de 30,67m, hace que se tenga un incremento en la potencia de las turbinas de:

P (MW) = 8xQxH/1000; de donde tenemos P = 8 x 11,3 x 30,67 / 1000 = 2 773 MW

La energía producida en un año será de 2 773 x 365 x 24 = 24 291 MWh

Lo cual a un costo de 70 USD el MWh, representarían 24,291x70 = 1 700 370,00 USD deingresos por año.

De la comparación se aprecia que con la generación de energía en un añoaproximadamente se estaría pagando la inversión realizada por el revestimiento conshotcrete de los tramos faltantes; por lo cual se puede decir que es conveniente bajar lapendiente del Túnel trasandino. Como es de esperarse, los beneficios económicos que sealcanzaran durante la vida útil del proyecto serán sin lugar a dudas muy rentables con unapequeña inversión, dada la magnitud del Proyecto.




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48,50 – 17,83 = 30,67 m; que es la altura adicional que se obtiene, dando lugar a que sepueda generar más energía que la prevista originalmente.

Dentro de las obras a ejecutar en esta Primera Etapa está el Túnel Trasandino, el quederivará las aguas del río Huancabamba, que por ahora solo servirán con fines de riego, por

lo cual el agua se entregará a la quebrada Cashapite que pertenece a la cuenca del ríoPiura; la construcción de las Centrales Hidroeléctricas están consideradas en la siguienteetapa del Proyecto.

En planta el Túnel mantiene su alineamiento conforme al Estudio del CIAP hasta laprogresiva 12+578; en esta progresiva se tendrá una bifurcación con 2 ramales, por ahoracomo los fines son de riego se construirá solo el Ramal 1 que entregará el agua a laquebrada Cashapite; este ramal tendrá unos 160 m. El Ramal 2 será el que se dirige haciael túnel Hidroenergético a presión, proyectado según el Estudio de Harza, su longitud deeste ramal será de 215 m aproximadamente.

En el Ramal 1 se requerirá prever de una compuerta o una válvula de tal manera que sepueda regular el agua que se entregue a la quebrada de Cashapite. Aun después de que se

construyan las centrales hidroeléctricas, una pequeña dotación de agua atenderá áreas deriego las partes aledañas a la salida del Túnel.

También en la siguiente etapa del Proyecto será necesario hacer una ventana de 168 m lacual servirá de acceso a los trabajos en el túnel Hidroenergético.

El camino de acceso hacia el Portal de Salida reubicado deberá prolongarse suconstrucción hasta unos 335 m aguas arriba de la quebrada Cashapite, donde hay queincluir también una estructura de cruce con la quebrada.

El contratista debe elaborar los planos del Portal de Salida, la estructura en la bifurcaciónindicada en el km 12+578 aproximadamente y también el diseño de la obra de entrega delas aguas a la quebrada de Cashapite. Se estima que elaborar los nuevos planos del Portal

de Salida más las Investigaciones Geognósticas deben tomar unos 4 meses, luego de loscuales se estará en condiciones de empezar por este frente de trabajo.

Los planos que se enumeran para el Portal de Salida en la Relación de Planos (del 3 al 16)tienen como nombre SALDO DE OBRA PORTAL DE SALIDA DEL TÚNEL, esto se debe aque en la ubicación anterior del Portal del Salida ya se habían realizado los trabajos desuperficie. Estos trabajos y los planos ya no serán considerados puesto que deben seractualizados a su nueva ubicación y dimensiones, dentro de las labores que el Contratistadebe realizar a fin de completar todo lo que se requiera para la Ingeniería de laConstrucción.

En la Ingeniería para la Construcción hay que actualizar los planos con las dimensiones del

Túnel según los planos ALP-DC-TTA-02, 03 y 04 puesto que en los planos del Portal deSalida se indican con un diámetro de 4,45 m, pero el diámetro es 4,20 m y tiene una alturade 4,30 m.

Se adjunta 2 gráficos de la parte final del Túnel de Trasvase y un plano a escala 1/5 000donde se indica la reubicación del Portal así como los ramales 1 y 2 (Lámina 01). Cabemencionar que este es un plano indicativo, referencial que debe ser reajustado y detalladopor los ingenieros de diseño que trabajarán con el Contratista de las obras.

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